Značilnosti, prednosti in slabosti litijevih baterij za izvijač

Če je ročno električno orodje, ki se napaja iz gospodinjske električne vtičnice, povezano z električno vtičnico z žico, ki omejuje gibanje osebe, ki drži napravo v rokah, potem baterijski dvojniki "privezanih" enot zagotavljajo veliko več svobode delovanja pri delu. Imeti baterijo je zelo pomembno, ko gre za uporabo izvijačev.

Glede na vrsto uporabljene baterije jih lahko razdelimo v dve skupini - na nikelj in litijeve baterije, zaradi lastnosti slednjih pa je to električno orodje za uporabnika najbolj zanimivo.

Naprava litijeve baterije se ne razlikuje preveč od zasnove baterij, ki temeljijo na drugi kemiji. Toda temeljna značilnost je uporaba brezvodnega elektrolita, ki preprečuje sproščanje prostega vodika med delovanjem. To je bila pomembna pomanjkljivost baterij prejšnjih modelov in je povzročila veliko verjetnost požara.

Anoda je izdelana iz filma kobaltovega oksida, nanešenega na aluminijasto osnovno tokovno kolektorje. Sam elektrolit, ki vsebuje tekoče litijeve soli, služi kot katoda. Elektrolit impregnira porozno maso električno prevodnega kemično nevtralnega materiala. Zanj je primeren razsuti grafit ali koks. Tok se zbira iz bakrene plošče, nameščene na zadnji strani katode.

Za normalno delovanje baterije mora biti porozna katoda dovolj tesno pritisnjena na anodo.. Zato je pri zasnovi litijevih baterij vedno prisotna vzmet, ki stisne "sendvič" anode, katode in negativnega zbiralnika toka. Vdor atmosferskega zraka lahko poruši natančno umerjeno ravnovesje kemičnih procesov. In vdor vlage ogroža nevarnost požara in celo eksplozije. Zato končano baterijsko celico je treba skrbno zapreti.

Baterija ploščate oblike je strukturno preprostejša. Ob enakih drugih pogojih bo litijeva ploščata baterija lažja, veliko bolj kompaktna in bo zagotavljala znaten tok (tj. več moči). Toda načrtovanje naprave z litijevimi baterijami ploščate oblike mora biti zapleteno, kar pomeni, da bo imela baterija ozko, specializirano uporabo. Takšne baterije so dražje od svojih kolegov.

Za širitev prodajnega trga proizvajalci proizvajajo baterijske celice univerzalne oblike in standardnih velikosti.

Med litijevimi baterijami danes pravzaprav prevladuje različica 18650. Takšne baterije so po videzu podobne cilindričnim prstnim baterijam, ki jih poznamo v vsakdanjem življenju. Ampak standard 18650 posebej predvideva nekoliko večje dimenzije. To pomaga preprečiti zmedo in prepreči pomotoma vstaviti takšno napajanje namesto običajne solne baterije. Toda to bi bilo zelo nevarno, saj ima litijeva baterija dvakrat in pol večjo standardno napetost (3,6 volta v primerjavi z 1,5 volta pri solni bateriji).

Pri električnem izvijaču so litijeve celice zaporedno sestavljene v baterijo. To vam omogoča, da povečate napetost, ki se dovaja motorju, kar zagotavlja potrebno moč in navor za orodje.

Baterija nujno vsebuje temperaturne senzorje in specializirano elektronsko napravo - krmilnik.

Ta shema:

• spremlja enakomernost naboja posameznih elementov;
• nadzoruje polnilni tok;
• ne dopušča prekomernega praznjenja elementov;
• preprečuje pregrevanje baterije.

Baterije opisane vrste imenujemo ionske. Obstajajo tudi litij-polimerne celice, to je modifikacija litij-ionskih. Njihova zasnova se bistveno razlikuje le v materialu in zasnovi elektrolita.

• Glavna prednost litijevih baterij je njihova visoka električna zmogljivost. To vam omogoča, da ustvarite lahko in kompaktno ročno orodje. Po drugi strani pa, če je uporabnik pripravljen delati s težjim orodjem, bo dobil zelo zmogljivo baterijo, ki omogoča dolgotrajno delo z izvijačem.
• Druga prednost je možnost razmeroma hitrega polnjenja litijevih baterij. Običajni čas za polno polnjenje je približno dve uri, nekatere baterije pa je mogoče s posebnim polnilcem napolniti že v pol ure! Ta prednost je lahko izjemen argument v prid izvijača z litijevo baterijo.

Litijeve baterije imajo tudi nekaj posebnih pomanjkljivosti.

• Najbolj opazen je znaten padec praktične zmogljivosti pri delu na mrazu. Pri negativnih temperaturah je treba orodje, opremljeno z litijevimi baterijami, občasno segreti, medtem ko se električna zmogljivost popolnoma obnovi.
• Druga pomembna pomanjkljivost je nepredolga življenjska doba. Kljub zagotovilom proizvajalcev lahko najboljši vzorci z najbolj natančnim delovanjem zdržijo največ tri do pet let. Leto po nakupu lahko litijeva baterija katere koli običajne znamke ob najbolj previdni uporabi izgubi do tretjino svoje zmogljivosti. V dveh letih bo ostala komaj polovica prvotne zmogljivosti. Povprečna življenjska doba normalnega delovanja je dve do tri leta.
• In še ena pomembna pomanjkljivost: cena litijevih baterij je veliko višja od cene nikelj-kadmijevih baterij, ki se še vedno pogosto uporabljajo v ročnih električnih orodjih.

Zgodovinsko gledano so bile nikelj-kadmijeve baterije prve resnično masovno proizvedene polnilne baterije za ročna električna orodja. Ob nizki ceni v celoti omogočajo relativno velike obremenitve in imajo zadovoljivo električno zmogljivost ob primernih dimenzijah in teži. Tovrstne baterije se še vedno pogosto uporabljajo, zlasti v nizkocenovnem sektorju ročnih električnih naprav.

Glavna razlika med litijevimi baterijami in nikelj-kadmijevimi baterijami je majhna teža z visoko električno zmogljivostjo in zelo dobro nosilnostjo..

Poleg tega zelo pomembna razlika med litijevimi baterijami je bistveno krajši čas polnjenja. To baterijo je mogoče napolniti v nekaj urah.Toda polni cikel polnjenja nikelj-kadmijevih baterij traja najmanj dvanajst ur.

S tem je povezana še ena lastnost: medtem ko litijeve baterije precej zlahka prenašajo tako shranjevanje kot delovanje v nepopolnoma napolnjenem stanju, nikelj-kadmij imajo izjemno neprijeten "spominski učinek". V praksi to pomeni, da za podaljšanje življenjske dobe in tudi za preprečitev hitre izgube zmogljivosti, Nikelj-kadmijeve baterije je priporočljivo uporabljati, dokler niso popolnoma izpraznjene.. Po tem je nujno polnjenje do polne zmogljivosti, kar traja precej časa.

Litijeve baterije nimajo te pomanjkljivosti.

Pri izbiri baterije za izvijač se naloga zmanjša na izbiro same električne naprave, ki bo vsebovala baterijo določenega modela.

Ocena poceni akumulatorskih izvijačev te sezone izgleda takole:

• Makita HP331DZ, 10,8 voltov, 1,5 Ah, litij;
• Bosch PSR 1080LI, 10,8 voltov, 1,5 Ah, litij;
• Bort BAB-12-P, 12 voltov, 1,3 Ah, nikelj;

• "Interskol DA-12ER-01", 12 voltov 1,3 Ah, nikelj;
• Kolner KCD 12M, 12 voltov, 1,3 Ah, nikelj.

Najboljši med profesionalnimi modeli so:

1. Makita DHP481RTE, 18 voltov, 5 Ah, litij;
2. Hitachi DS14DSAL, 14,4 voltov, 1,5 Ah, litij;
3. Metabo BS 18 LTX Impulse 201, 18 voltov, 4 Ah, litij;
4. Bosch GSR 18 V-EC 2016, 18 voltov, 4 Ah, litij;
5. Dewalt DCD780M2, 18 voltov 1,5 Ah, litij.

Najboljši akumulatorski vijačniki glede na zanesljivost:

1. Bosch GSR 1440, 14,4 voltov, 1,5 Ah, litij;
2. Hitachi DS18DFL, 18 voltov, 1,5 Ah, litij;
3. Dewalt DCD790D2, 18 voltov, 2 Ah, litij.

Ta napetost velja za industrijski profesionalni standard za litijeve baterije. Ker je profesionalno orodje zasnovano za dolgotrajno aktivno delo in vključuje tudi dodatno raven udobja, je velik del proizvedenih baterij za 18-voltne izvijače med seboj popolnoma združljiv, včasih pa celo zamenljiv med orodji različnih proizvajalcev.

Poleg tega široko uporabljena standarda sta 10,8 voltov in 14,4 voltov. Prvo možnost najdemo le med najbolj poceni modeli. Drugi je tradicionalno "srednji" in ga najdemo tako med profesionalnimi modeli izvijačev kot v modelih srednjega (vmesnega) razreda.

Toda oznake 220 voltov v značilnostih najboljših modelov ni mogoče videti, saj to pomeni, da je izvijač priključen z žico na gospodinjsko električno vtičnico.

Pogosto ima mojster že star akumulatorski vijačnik, s katerim je povsem zadovoljen. Toda naprava je opremljena z zastarelimi nikelj-kadmijevimi baterijami. Ker bo treba baterijo še zamenjati, obstaja želja po zamenjavi stare baterije z novo. To ne bo le zagotovilo udobnejšega delovanja, temveč tudi odpravilo potrebo po iskanju zastarelih baterij na trgu.

Najenostavnejša stvar, ki pride na misel, je sestaviti napajalnik iz elektronskega transformatorja v primeru stare baterije.. Zdaj bo mogoče uporabljati izvijač tako, da ga priključite na gospodinjsko električno vtičnico.

Na avtomobilske akumulatorje lahko priključite modele z napetostjo 14,4 voltov. Ko iz ohišja stare baterije sestavite podaljšek s sponkami ali vtičem za vžigalnik, dobite nepogrešljivo napravo za garažo ali delo "na terenu".

Če staro baterijo predelamo v litijevo, lahko upoštevamo, da so na trgu izjemno razširjene litijeve celice standarda 18650. Na ta način lahko izdelamo baterije za izvijače iz že dostopnih delov. Poleg tega vam razširjenost standarda 18650 omogoča izbiro baterij katerega koli proizvajalca.

Odpiranje ohišja stare baterije in izvlečenje starega polnila iz njega ne bo težko. Pomembno je, da na ohišju ne pozabite označiti kontakta, na katerega je bil prej priključen "plus" starega sklopa baterije..

Glede na napetost, za katero je bila stara baterija zasnovana, je treba izbrati število litijevih celic, povezanih zaporedno. Standardna napetost litijeve celice je natanko trikrat večja od nikljeve celice (3,6 V namesto 1,2 V). Tako vsak "litij" nadomešča tri zaporedno povezane "nikle".

Z zagotavljanjem zasnove baterije, v kateri so tri litijeve celice povezane ena za drugo, je mogoče dobiti baterijo z napetostjo 10,8 voltov. Med nikljevimi baterijami jih najdemo, vendar redko. Pri povezovanju štirih litijevih celic v girlando dobimo že 14,4 volta. To bo zamenjalo nikljevo baterijo kot 12-voltno, in 14,4 voltov sta zelo običajna standarda za nikelj-kadmijeve in nikelj-metal-hidridne baterije. Vse je odvisno od specifičnega modela izvijača.

Ko bomo uspeli določiti število zaporednih korakov, se bo zagotovo izkazalo, da je v stari stavbi še prosti prostor. To bo omogočilo vzporedno povezavo dveh celic v vsaki stopnji, kar bo podvojilo kapaciteto baterije. Trak iz niklja se uporablja za povezovanje litijevih baterij med seboj v proizvodnji.. Odseki traku so med seboj in z litijevimi elementi povezani s kontaktnim varjenjem. Toda spajkanje je povsem sprejemljivo v vsakdanjem življenju.

Spajkanje litijevih celic mora biti izredno previdno. Spoj je treba najprej temeljito očistiti in nanesti dobro talilo. Kositrenje se izvede zelo hitro, z dobro ogretim spajkalnikom dovolj visoke moči.

Samo spajkanje poteka s hitrim in samozavestnim segrevanjem mesta, kjer je žica povezana z litijevo celico. Da bi preprečili nevarno pregrevanje elementa, čas spajkanja ne sme biti daljši od treh do petih sekund.

Dobro je, da so zdaj v prodaji že pripravljeni elektronski krmilni in balansirni moduli po dokaj nizkih cenah. Dovolj je izbrati rešitev, ki je primerna v določenem primeru.V bistvu se takšni regulatorji razlikujejo po številu zaporedno povezanih "korakov", napetost med katerimi je predmet izravnave (uravnoteževanja). Poleg tega se razlikujejo po dovoljenem obremenitvenem toku in načinu nadzora temperature.

Kakorkoli, doma izdelane litijeve baterije ni več mogoče polniti s starim polnilcem za nikljeve baterije. Imajo bistveno drugačne algoritme polnjenja in krmilne napetosti. Potrebovali boste namenski polnilnik.

Litijeve baterije so precej izbirčne, ko gre za specifikacije polnilnika. Takšne baterije je mogoče dokaj hitro napolniti z znatnim tokom, vendar prevelik polnilni tok povzroči močno segrevanje in nevarnost požara.

Upoštevati je treba tudi, da so litijevi viri, ko so celice zaporedno povezane v bateriji, zelo nagnjeni k neenakomerni napolnjenosti posameznih celic. To vodi v dejstvo, da baterije ni mogoče napolniti do polne zmogljivosti, in element, ki redno deluje v načinu premajhnega polnjenja, se preprosto hitreje obrabi. Zato so polnilniki običajno zgrajeni po shemi "charge balancer".

Na srečo imajo vse sodobne tovarniško izdelane litijeve baterije (razen odkritih ponaredkov) vgrajena zaščitna in uravnotežena vezja. Vendar mora biti polnilec za takšne baterije specializiran.

Prednost litijevih baterij je, da niso preveč zahtevne glede pogojev shranjevanja.Shranjujemo jih lahko napolnjene ali izpraznjene pri skoraj kateri koli razumni temperaturi. Dokler ni premrzlo. Temperature pod 25 stopinj pod ničlo so za večino vrst litijevih baterij škodljive. No, nad 65 stopinj toplote je tudi bolje, da se ne pregrejete.

Vendar pa pri shranjevanju litijevih baterij upoštevajte zelo visoko nevarnost požara.

Ustrezni pogoji shranjevanja so, ko je napolnjenost baterije vsaj 50%, sobna temperatura pa od 0 do +40 stopinj. Hkrati je zaželeno zaščititi baterije pred vlago, tudi v obliki padavin (rosa).

Katera baterija je boljša za izvijač, boste izvedeli v naslednjem videu.